Dimetrodon, (género Dimetrodon), pariente extinto de los mamíferos primitivos que se caracteriza por tener una estructura grande, erguida y en forma de vela en su espalda. El Dimetrodon vivió hace unos 286 millones a 270 millones de años, durante el Período Pérmico, y se han encontrado fósiles del animal en América del Norte.
El dimetrodonte era un carnívoro que llegó a medir más de 3,5 metros (11,5 pies) y tenía una gran «vela» en la espalda que probablemente servía para regular la temperatura. La vela estaba formada presumiblemente por espinas vertebrales alargadas conectadas por una membrana que contenía muchos vasos sanguíneos. El cráneo de Dimetrodon era alto y estrecho, y la región delante de los ojos era larga. Sus numerosos dientes se diferenciaban en varios tamaños.
Una vela similar se encuentra en el Edaphosaurus, pariente pero herbívoro, con una cabeza más pequeña y dientes más modestos. Dada la importancia fisiológica de la termorregulación, surge la pregunta de por qué todos los miembros del grupo taxonómico de Dimetrodon y Edaphosaurus, Pelycosauria, no tenían velas. Los pelicosaurios no eran dinosaurios y, de hecho, ni siquiera eran reptiles. Aunque los pelicosaurios se extinguieron a finales del Pérmico, es probable que los terápsidos, un grupo que acabaría incluyendo a los mamíferos, descendieran de pelicosaurios similares a Dimetrodon.